Электромагнитная катапульта для российского авианосца » Военное обозрение
В последние годы регулярно поднимается тема строительства нового российского авианосца, но пока дальше разговоров дело не идет. Время от времени появляются различные новости, хотя в планах военных пока не предусмотрено финансирование строительства корабля с авиационной группой. На днях информационное агентство ИТАР-ТАСС опубликовало интервью с генеральным директором Невского проектно-конструкторского бюро Сергеем Власовым, из которого стало известно о новых работах в направлении создания перспективного авианосца.
Корреспондент ИТАР-ТАСС и руководитель Невского ПКБ говорили о будущем отечественных и зарубежных авианосцев, а также затронули ряд важных тем. Пожалуй, самыми интересным моментом интервью является заявление С. Власова о том, что некая отечественная организация уже занимается исследованиями по тематике электромагнитной катапульты для перспективных авианосцев. Гендиректор Невского ПКБ не уточнил, кто именно занимается перспективным проектом, равно как и не раскрыл никаких подробностей этих работ.
Гендиректор Невского ПКБ также отметил пока невысокую надежность перспективных систем. При всех своих преимуществах, как следует из открытых источников, электромагнитные катапульты пока проигрывают паровым в надежности чуть ли не на два порядка. Электромагнитные системы пока не слишком надежны, из-за чего число критических отказов на определенное количество циклов работы пока слишком велико.
Из слов С. Власова также следует, что в настоящее время в нашей стране разрабатывается только электромагнитная катапульта для авианосцев. Паровые системы аналогичного назначения сейчас не интересуют отечественных ученых и конструкторов. Глава Невского ПКБ пояснил это некоторыми особенностями работы паровых катапульт. Подобные системы нуждаются в ядерной энергетической установке корабля, которая производит для них пар. Что касается электромагнитной системы, то она легче, компактнее и плавней разгоняет самолет, а ее характеристики можно регулировать в зависимости от веса самолета.
По мнению С. Власова, использование катапульт может не оказать серьезного влияния на облик перспективного авианосца. В качестве примера он привел американские корабли, каждый из которых несет по четыре катапульты: две на носу и две на угловой палубе. Перспективный отечественный авианосец может сохранить трамплин в носовой части полетной палубы, а также получить две катапульты на угловой.
Руководитель Невского ПКБ полагает, что пока рано говорить о стоимости готовой электромагнитной катапульты российской разработки. Такая система состоит из нескольких компонентов (собственно катапульта, высоковольтное оборудование, генераторы и т.д.), из-за чего трудно оценивать ее итоговую стоимость. Кроме того, на цене системы может сказаться количество кораблей. Чем большие объемы будет иметь серия, тем меньше окажется стоимость каждой катапульты.
Если тема электромагнитной катапульты получит дальнейшее развитие, то площадкой для испытаний такой техники, по мнению С. Власова, может стать один из российских наземных тренажеров. Соответствующее оборудование может быть установлено и испытано на комплексе НИТКА в Крыму или в Ейске.
Несмотря на то, что строительство нового отечественного авианосца пока является делом достаточно далекого будущего, сообщения о работах над электромагнитной катапультой для подобных кораблей выглядит очень любопытно. Это означает, что оборонные предприятия уже занимаются различными исследованиями, которые в будущем помогут создать проект корабля с авиационной группой на борту.
Следует отметить, что работы по созданию катапульты являются в некотором смысле продолжением проектов, которые создавались еще в восьмидесятых годах. Авианосец «Ульяновск», который так и не был достроен, предполагалось оснастить паровыми катапультами. Благодаря этим системам корабль мог бы обеспечивать работу самолетов нескольких типов. Дело в том, что применявшийся ранее взлетный трамплин может использоваться только самолетами с высокой тяговооруженностью, а это накладывает ограничение на состав авиационной группы корабля. Авианосцы с катапультами менее требовательны с такой точки зрения.
Зарубежный опыт, прежде всего американский, наглядно показывает преимущества, которые дает использование катапульт. Паровые системы этого класса в течение последних десятилетий активно используются на кораблях ВМС США и обеспечивают им большую гибкость применения.
Новейшим американским проектом в области катапульт для авианосцев является электромагнитная система EMALS, созданная для корабля USS Gerald R. Ford (CVN-78). Утверждается, что катапульты этой системы позволят самолетам корабля осуществлять не менее 160 вылетов в день вместо 120 вылетов для авианосцев с паровой катапультой. Это должно соответствующим образом сказаться на эффективности боевой работы как самого авианосца, так и авианосной ударной группы, в которую он входит.
В начале этого года появились сообщения о похожей разработке за авторством китайских специалистов. В зарубежных СМИ сообщалось, что Китай построил наземный испытательный комплекс, оснащенный прототипом перспективной электромагнитной катапульты. Подробности китайского проекта неизвестны. Длина опытной катапульты оценивается в 120-150 метров при длине электромагнитных направляющих около 100 метров.
Таким образом, ведущие страны мира, намеревающиеся развивать свой авианосный флот, собираются отказываться от устаревающих паровых катапульт, переходя на использование электромагнитных. Преимущества новых систем перед старыми очевидны и уже не вызывают сомнений. Тем не менее, создание электромагнитной катапульты является достаточно сложной задачей, поскольку этот агрегат потребляет огромное количество электроэнергии и поэтому требует особого подхода к созданию энергосистем корабля.
Теоретически авианосец с паровой или электромагнитной катапультой может быть оснащен паротурбинной силовой установкой, однако она не позволит вывести характеристики систем на требуемый уровень. Ожидаемый эффект может быть достигнут только при использовании ядерной энергетической установки, что наглядно показывает американский опыт. Пока рано рассуждать на тему облика перспективного российского авианосца, но уже сейчас можно предположить, что разрабатываемая электромагнитная катапульта – если она дойдет до практического применения – будет использоваться на корабле с ядерной энергоустановкой.
Тем не менее, все это лишь предположения. Разработка нового российского авианосца еще не началась, и пока нет точной информации, какие системы будут применяться на нем. При этом следует признать, что сведения о создании электромагнитной катапульты могут быть свидетельством того, что сейчас ведутся некоторые предварительные работы по авианосной тематике. Подобные предварительные исследования и разработки помогут сформировать технические требования и облик перспективного авианесущего корабля, строительство которого начнется в будущем.
По материалам сайтов:
http://itar-tass.com/
http://lenta.ru/
http://ria.ru/
topwar.ru
электромагнитная катапульта — патент РФ 2291816
Электромагнитная катапульта относится к военно-морскому флоту и применяется на авианосцах для взлета самолетов с палуб. Взлет самолета при помощи катапульты производится с применением электрического тока, при прохождении его через звенья индуктивных катушек, выполненных по типу соленоидов, внутри которых от электромагнитного поля перемещается железный сердечник, тянущий за собой буксирным тросом самолет по палубе, постепенно приобретая при этом достаточную скорость для взлета самолета с авианосца. 1 ил. 
Рисунки к патенту РФ 2291816
Данное изобретение относится Военно-морскому флоту и применяется на авианосцах для взлета самолета с его палубы.
На современных авианосцах применяются паровые катапульты, на которых ставятся самолеты для взлета, при помощи подачи пара в цилиндры катапульт, при этом они дают снаружи некоторое количество пара, обволакивая им взлетную полосу палубы, что не очень приятно для обслуживающего персонала, кроме этого вот что говорится об основных недостатках паровых катапульт в: В.В.Бешанов, Энциклопедия авианосцев, стр.394, 2002 г.: «Надо сказать, что применение паровых катапульт было куплено дорогой ценой. Масса современной паровой катапульты с обслуживающими устройствами достигает 400-500 т. Их размещение требует значительных площадей и объемов. Кроме того, наряду со своими преимуществами они имеют существенные недостатки: значительный расход пара /до 20% от максимальной паропроизводительности котлов/ и пресной воды /до 80 тонн на одну летную смену/ при непрерывных полетах; интенсивное парение цилиндров при проходе человека, приводящее к усиленной коррозии деталей; сложности технического обслуживания и ремонта. Это побудило специалистов приступить к разработке принципиально новых типов катапульт — инерционной и электромагнитной».
Известна также катапульта /см. патент US 3311329 А/, осуществляющая взлет самолета с палубы корабля или с авианосца при помощи гидромеханического привода, не потребляя при этом электроэнергию.
Основной недостаток этой катапульты в том, что она конструктивно не пригодна для осуществления взлета с ее помощью тяжелых /40 тонн/ реактивных самолетов, имеющих взлетную скорость 800 км/час /см.: С.А.Мусский, Сто великих чудес техники, стр.252, 2001 г./.
Данная катапульта, по патенту US 3311229 А, пригодна только для взлета легковесных самолетов с палубы корабля или с авианосца /см.: Д.А.Соболев, Рождение самолета, стр.198-196, 1988 г./.
Ввиду того, что в настоящее время ведется разработка электромагнитной катапульты, и сколько она будет продолжаться, пока еще неизвестно, поэтому привести ее для сравнения с предложенной в заявке электромагнитной катапультой нет возможности.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, приведенных катапульт и замена их более совершенными и упрощенными в обслуживании катапультами.
Данная цель достигается тем, что под палубой авианосца помещен многозвенный соленоид, состоящий из индуктивных катушек, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса имеется кольцо, за которое крюком цепляется самолет для взлета его с палубы авианосца.
На чертеже приведена схема действующей модели электромагнитной катапульты, повторяющая по устройству оригинал, предназначенный для установки на авианосце.
В электромагнитную катапульту входят следующие устройства и элементы: самолет 1; палуба авианосца 2; буксирный трос 3; направляющее колесо 4; лебедка 5; тормозная пружина 6; трос обратного хода 7; диамагнитная труба 8; железный сердечник 9; индуктивные катушки 10; резисторы 11; тиристоры 12; изолированные контакты 13 от диамагнитной трубы 8; кнопки 14; предохранители 15, 16; выключатели 17, 18; блок электропитания 19; провода с зажимами 20, 21 и 22, 23.
Работа электромагнитной катапульты.
Чтобы привести электромагнитную катапульту в действие, предварительно, железный сердечник 9 вставляется внутрь в конце диамагнитной трубы 8; включается выключателями 17, 18 электропитание в катапульту. От подачи электропитания образуется цепь:+, зажим 23, диамагнитная труба 8, железный сердечник 9, изолированный контакт 18 от диамагнитной трубы 8, резистор 11, тиристор 12, предохранитель 16 контакт 18, зажим 22, минус, -; от этого откроется тиристор 12.
Самолет 1 своим ходом по палубе 2 подкатывается к началу катапульты, к лебедке 5 и цепляется крюком за кольцо /не показаны/ буксирного троса 8, и после подготовки самолета к взлету нажимается кнопка 14; — образуется цепь: зажим 21, контакт 17, предохранитель 15, тиристор 12, индуктивная катушка 10, кнопка 14, зажим 20. /С работой тиристора можно ознакомиться в: В.Р.Ломоносов и др., Электротехника, стр.244-247, 1990 г./
Внутри индуктивной катушки возникает электромагнитное поле, и как только соленоид втянет к себе железный сердечник 9, он по инерции приобретает скорость, сходит с контакта 18, этим индуктивная катушка 10 обесточивается, но таким же образом становится под током индуктивная катушка следующего соленоида, и так дальше процесс будет продолжаться, пока железный сердечник 9 не дойдет до начала катапульты и не упрется в тормозную пружину 6.
Железный сердечник 9, во время движения внутри диамагнитной трубы 8, за собой в противоположную сторону буксирным тросом 3, который перекинут через направляющее колесо 4, будет тянуть по палубе самолет, приобретая при этом достаточную скорость к концу катапульты, чтобы взлететь с авианосца.
Для возвращения железного сердечника 9 в исходное положение лебедка 5 приводится во вращательное движение, и она наматывает на себя трос обратного хода 7, который закреплен на кольцо /не показано/ буксирного троса 3. До этого лебедка 5 вращалась вхолостую, во время взлета самолета.
Основное преимущество электромагнитной катапульты перед другими катапультами в том, что ее можно смонтировать на любом корабле, лишь бы корабль удовлетворял своими размерами для помещения в него данной катапульты.
С катапульты можно запустить любой самолет, лишь бы он был приемлем по своему весу для этого, а также планеры, как с прицепом за самолет, так и без него, т.е. со сцеплением за буксирный трос.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электромагнитная катапульта, предназначенная для взлета самолета с палубы авианосца, отличающаяся тем, что она размещена под палубой и состоит из индуктивных катушек типа соленоида, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса закреплено кольцо, надевающееся на крюк самолета для взлета его с палубы авианосца, причем возвращение в исходное положение железного сердечника происходит тросом обратного хода, наматывающимся на лебедку.
www.freepatent.ru
Россия начала разработку электромагнитной катапульты
В России начаты работы по созданию электромагнитной авиационной пусковой установки. Об этом сообщило информагентство ИТАР-ТАСС со ссылкой на гендиректора Невского проектно-конструкторского бюро Сергея Власова. Информация интересна тем, что командование ВМФ до сих пор не определилось: нужны авианосцы нашему флоту или нет. Но, как следует из сообщения, отдельные элементы авианесущих кораблей уже разрабатываются, причем элементы — важнейшие.
Ускоряющее устройство с архаичным названием — неотъемлемая часть плавучих аэродромов. Лишь оно способно обеспечить ускоренный запуск в небо всей авиационной армады и экономить на каждом взлете значительное количество топлива.
ТАВКР «Адмирал Кузнецов»
Тяжелый авианесущий крейсер «Адмирал Кузнецов» катапульты не имеет. Истребители взлетают с так называемого трамплина — палубы, поднятой на определенный градус. Для того чтобы оторвать самолет от палубы и не упасть в море, пилот должен вывести турбины почти на максимальную мощность, потом отпустить тормоза и, прибавляя газу, идти на взлет. При наличии катапульты истребитель с включенными двигателями за несколько секунд разгоняется до взлетной скорости с помощью специального поршня, который фактически и выталкивает самолет с палубы.
Исторически в роли толкателя используется пар, как в древнем паровозе. На больших авианосцах может стоять до четырех катапульт, позволяющих буквально выстрелить в небо десятки самолетов в короткий промежуток времени. Выработку необходимого количества пара может обеспечить только ядерный реактор. Соответственно, паровые катапульты оптимальны лишь для атомных авианосцев. А вот в нашей стране принято решение проектировать и строить не паровые, а электромагнитные катапульты. Они могут применяться на кораблях с ядерными и обычными силовыми установками.
Электромагнитные катапульты почти во всех отношениях лучше паровых. Но довести их до рабочего состояния очень сложно. Американцы, имеющие самый большой в мире авианосный флот, занимаются такими системами уже более десяти лет, но все проблемы так и не решили. И на сегодня надежность паровой катапульты, по мнению специалистов, остается в два раза выше электромагнитной.
Тем не менее, командование ВМС США приняло решение: все строящиеся авианосцы оснащать только электромагнитными катапультами. Первым станет авианосец «Джеральд Форд», строительство которого ведется с 2009 года. За океаном уверены, что в ближайшие пару лет они справятся с «детскими болезнями» электромагнитных ускорителей.
В чем преимущества катапульты нового типа? Она значительно легче и компактнее паровой, плавнее и с большим ускорением разгоняет самолет, ее также можно регулировать под разную массу летательных аппаратов, базирующихся на корабле. Надо отметить, что у нас проблем с испытанием построенной катапульты быть не должно.
В настоящее время в России есть два полномасштабных имитатора взлетной палубы авианосца типа «Адмирал Кузнецов» — в Ейске и в Крыму. Оборудовать эти наземные имитаторы электромагнитными катапультными устройствами технологически не очень сложно.
В настоящее время единственной страной в мире, обладающей действующим прототипом электромагнитной катапульты, являются США. Их устройство получило название EMALS; в 2016 году его планируется установить на строящийся перспективный авианосец «Джеральд Форд», который войдет в состав американского флота в 2018 году. По неофициальным данным, опытным образцом электромагнитной катапульты также располагает Китай.
Принцип работы электромагнитной катапульты на примере EMALS.
Структурные компоненты катапульты EMALS
Электромагнитная катапульта EMALS представляет собой линейный индукционный двигатель с поочередно отключаемыми и подключаемыми сегментами. В этом пусковом устройстве специальная тележка, разгоняющая самолет, движется между двумя направляющими, в которых расположены электромагниты. При запуске электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, задействуются. Такая схема позволяет экономить энергию, поскольку отпадает необходимость держать включенным весь линейный двигатель.
Направляющие устройства EMALS
На запуск одного самолета при помощи электромагнитной катапульты необходимо в среднем сто мегаджоулей. Максимальная энергия запуска для EMALS составляет 122 мегаджоуля. Для сравнения, этот же параметр для обычной современной американской паровой катапульты, установленной на авианосце типа «Нимиц», составляет 95 мегаджоулей. Атомные установки на авианосце не смогут единовременно обеспечить электромагнитное пусковое устройство таким количеством энергии, поэтому для ее хранения будет использоваться специальная генераторная установка.
Генератор электромагнитной катапульты
Генераторная установка EMALS оснащена специальной подсистемой накопления и хранения энергии. В ней благодаря четырем массивным роторам генераторов хранится кинетическая энергия. Каждый ротор способен хранить до 100 мегаджоулей энергии, а их перезарядка после запуска занимает самое большее 45 секунд. Каждый ротор связан с циклоконвертором, который при запуске и обеспечивает электричеством линейный индукционный двигатель.
За работу электромагнитной катапульты отвечает оператор, который способен регулировать энергию разгона тележки EMALS в зависимости от типа и массы запускаемого самолета. Благодаря этому также достигается небольшая экономия энергии. Кроме того, регулировка энергии разгона позволяет не перегружать силовую конструкцию самого самолета в момент старта. В EMALS торможение тележки после запуска осуществляется не механически, как на паровой катапульте, а электромагнитными уловителями.
Длина действующего сегодня прототипа EMALS, который разрабатывается американской компанией General Atomics, составляет 91 метр. Пусковое устройство способно разогнать самолет массой 45 тонн до скорости в 240 км/ч. Для сравнения, максимальная взлетная масса палубного самолета дальнего радиолокационного обнаружения E-2D Advanced Hawkeye (самого тяжелого самолета ВМС США, который планируется запускать при помощи EMALS) составляет 26,1 тонны.
Преимуществом электромагнитной катапульты является то, что она занимает значительно меньше места, чем паровая катапульта. Последняя требует специального отделения под трубопроводы, паровые поршни и системы торможения. Несмотря на то, что американские EMALS будут использоваться на атомных авианосцах, такие пусковые устройства могут быть смонтированы и на корабли с обычными газотурбинными или дизельными силовыми установками. Правда, в этом случае цикл перезарядки будет превышать 45 секунд.
Самолет дальнего радиолокационного обнаружения E-2D Advanced Hawkeye
К настоящему времени прототип американской электромагнитной катапульты произвел уже более ста запусков различных палубных самолетов. В их числе ─ учебный самолет T-45C Goshawk, военно-транспортный C-2A Greyhound, истребитель F/A-18E Super Hornet, самолет дальнего радиолокационного обнаружения E-2D и перспективный истребитель F-35C Lightning II.
Споры о том, нужны или нет авианосцы нашей стране, обусловлены в основном финансами. Такие корабли недешевы. Однако без них никакой военный флот не может считаться по-настоящему океанским. И скорее всего в XXI веке ВМФ России обретет авианосные эскадры. Свидетельство тому — начало реализации катапультного проекта.
/По материалам rg.ru и lenta.ru/
army-news.ru
Электромагнитная катапульта впервые запустила самолет на море
Взлет F/A-18F с палубы «Джеральда Форда»
U.S. Navy / YouTube
Новый американский авианосец «Джеральд Форд» 28 июля 2017 года впервые запустил палубный самолет с помощью электромагнитной катапульты EMALS. Согласно сообщению ВМС США, спустя полтора часа после этого самолет совершил успешную посадку на палубу авианосца, торможение во время которой было успешно произведено электромеханическим аэрофинишером AAG.
До 22 июля 2017 года все авианосцы, стоящие на вооружении ВМС США, использовали для запуска самолетов паровые катапульты, а для их посадки — гидромеханические аэрофинишеры. «Джеральд Форд» же получил катапульту и аэрофинишер, работающие на электричестве. Такие устройства имеют меньшую массу и занимают существенно меньше места.
EMALS представляет собой линейный индукционный двигатель с поочередно отключаемыми и подключаемыми сегментами. В пусковом устройстве специальная тележка, к которой самолет цепляется передней стойкой шасси, движется между двумя направляющими с электромагнитами. Электромагнитные секции после прохождения мимо них тележки отключаются, а те, к которым она приближается, включаются.
Последовательное отключение секций линейного индукционного двигателя позволяет экономить энергию, поскольку отпадает необходимость держать включенной всю силовую установку по самолет не покинет палубу. Максимальная энергия запуска для EMALS составляет 122 мегаджоуля.
В свою очередь в состав аэрофинишера входят тросовое устройство, гидротормоза, механический тормоз, электродвигатели-генераторы с низкой инерцией, но высоким крутящим моментом, и конденсаторы. Последние необходимы для накопления энергии, вырабатываемой генераторами при торможении самолета.
Электродвигатели связаны с регулируемыми заслонками гидротормозов. При торможении самолета система управления при помощи заслонок постоянно корректирует сопротивление жидкости в гидротормозах, обеспечивая равномерное торможение самолета вдоль всей траектории.
Частично работа электромеханического аэрофинишера AAG обеспечивается накопленной при торможении самолетов энергией. Управление гидротормозами позволяет настраивать аэрофинишер на прием самолетов разной массы, включая и палубные транспортники с грузом.
Во время испытаний 28 июля с палубы авианосца «Джеральд Форд» совершил взлет палубный истребитель F/A-18F Super Hornet из состава 23-й испытательной эскадрильи. Он же спустя один час 27 минут полета приземлился на палубе корабля с помощью AAG. Проверки электромагнитной катапульты и электромеханического аэрофинишера признали успешными.
ВМС США приняли авианосец «Джеральд Форд» на вооружение 22 июля. Корабль получил бортовой номер CVN 78. «Джеральд Форд» является головным авианосцем проекта. Водоизмещение корабля составляет около ста тысяч тонн при длине 337 метров и ширине 78 метров. Осадка авианосца составляет 12 метров. «Джеральд Форд» может развивать скорость до 30 узлов. В состав экипажа корабля входят 4660 моряков.
Василий Сычёв
nplus1.ru
Электромагнитная катапульта будет российском авианосце
В последние годы регулярно поднимается тема строительства нового российского авианосца, но пока дальше разговоров дело не идет. Время от времени появляются различные новости, хотя в планах военных пока не предусмотрено финансирование строительства корабля с авиационной группой. На днях информационное агентство ИТАР-ТАСС опубликовало интервью с генеральным директором Невского проектно-конструкторского бюро Сергеем Власовым, из которого стало известно о новых работах в направлении создания перспективного авианосца.
Корреспондент ИТАР-ТАСС и руководитель Невского ПКБ говорили о будущем отечественных и зарубежных авианосцев, а также затронули ряд важных тем. Пожалуй, самыми интересным моментом интервью является заявление С. Власова о том, что некая отечественная организация уже занимается исследованиями по тематике электромагнитной катапульты для перспективных авианосцев. Гендиректор Невского ПКБ не уточнил, кто именно занимается перспективным проектом, равно как и не раскрыл никаких подробностей этих работ.
С. Власов отметил, что перспективные отечественные авианосцы, вероятно, будут нуждаться в катапульте для запуска самолетов. Кроме того, понадобятся соответствующие самолеты. Точный облик авианосца и самолетов для него пока не определен, но уже ведутся работы в области электромагнитных катапульт. Сколько времени займет реализация этого проекта – пока не вполне ясно. Как показывает зарубежный опыт, создание электромагнитной катапульты является достаточно сложной задачей. К примеру, американские инженеры создавали и доводили такую систему больше десяти лет.
Гендиректор Невского ПКБ также отметил пока невысокую надежность перспективных систем. При всех своих преимуществах, как следует из открытых источников, электромагнитные катапульты пока проигрывают паровым в надежности чуть ли не на два порядка. Электромагнитные системы пока не слишком надежны, из-за чего число критических отказов на определенное количество циклов работы пока слишком велико.
Из слов С. Власова также следует, что в настоящее время в нашей стране разрабатывается только электромагнитная катапульта для авианосцев. Паровые системы аналогичного назначения сейчас не интересуют отечественных ученых и конструкторов. Глава Невского ПКБ пояснил это некоторыми особенностями работы паровых катапульт. Подобные системы нуждаются в ядерной энергетической установке корабля, которая производит для них пар. Что касается электромагнитной системы, то она легче, компактнее и плавней разгоняет самолет, а ее характеристики можно регулировать в зависимости от веса самолета.
По мнению С. Власова, использование катапульт может не оказать серьезного влияния на облик перспективного авианосца. В качестве примера он привел американские корабли, каждый из которых несет по четыре катапульты: две на носу и две на угловой палубе. Перспективный отечественный авианосец может сохранить трамплин в носовой части полетной палубы, а также получить две катапульты на угловой.
Руководитель Невского ПКБ полагает, что пока рано говорить о стоимости готовой электромагнитной катапульты российской разработки. Такая система состоит из нескольких компонентов (собственно катапульта, высоковольтное оборудование, генераторы и т.д.), из-за чего трудно оценивать ее итоговую стоимость. Кроме того, на цене системы может сказаться количество кораблей. Чем большие объемы будет иметь серия, тем меньше окажется стоимость каждой катапульты.
Если тема электромагнитной катапульты получит дальнейшее развитие, то площадкой для испытаний такой техники, по мнению С. Власова, может стать один из российских наземных тренажеров. Соответствующее оборудование может быть установлено и испытано на комплексе НИТКА в Крыму или в Ейске.
Несмотря на то, что строительство нового отечественного авианосца пока является делом достаточно далекого будущего, сообщения о работах над электромагнитной катапультой для подобных кораблей выглядит очень любопытно. Это означает, что оборонные предприятия уже занимаются различными исследованиями, которые в будущем помогут создать проект корабля с авиационной группой на борту.
Следует отметить, что работы по созданию катапульты являются в некотором смысле продолжением проектов, которые создавались еще в восьмидесятых годах. Авианосец «Ульяновск», который так и не был достроен, предполагалось оснастить паровыми катапультами. Благодаря этим системам корабль мог бы обеспечивать работу самолетов нескольких типов. Дело в том, что применявшийся ранее взлетный трамплин может использоваться только самолетами с высокой тяговооруженностью, а это накладывает ограничение на состав авиационной группы корабля. Авианосцы с катапультами менее требовательны с такой точки зрения.
Зарубежный опыт, прежде всего американский, наглядно показывает преимущества, которые дает использование катапульт. Паровые системы этого класса в течение последних десятилетий активно используются на кораблях ВМС США и обеспечивают им большую гибкость применения.
Новейшим американским проектом в области катапульт для авианосцев является электромагнитная система EMALS, созданная для корабля USS Gerald R. Ford (CVN-78). Утверждается, что катапульты этой системы позволят самолетам корабля осуществлять не менее 160 вылетов в день вместо 120 вылетов для авианосцев с паровой катапультой. Это должно соответствующим образом сказаться на эффективности боевой работы как самого авианосца, так и авианосной ударной группы, в которую он входит.
В начале этого года появились сообщения о похожей разработке за авторством китайских специалистов. В зарубежных СМИ сообщалось, что Китай построил наземный испытательный комплекс, оснащенный прототипом перспективной электромагнитной катапульты. Подробности китайского проекта неизвестны. Длина опытной катапульты оценивается в 120-150 метров при длине электромагнитных направляющих около 100 метров.
Таким образом, ведущие страны мира, намеревающиеся развивать свой авианосный флот, собираются отказываться от устаревающих паровых катапульт, переходя на использование электромагнитных. Преимущества новых систем перед старыми очевидны и уже не вызывают сомнений. Тем не менее, создание электромагнитной катапульты является достаточно сложной задачей, поскольку этот агрегат потребляет огромное количество электроэнергии и поэтому требует особого подхода к созданию энергосистем корабля.
Теоретически авианосец с паровой или электромагнитной катапультой может быть оснащен паротурбинной силовой установкой, однако она не позволит вывести характеристики систем на требуемый уровень. Ожидаемый эффект может быть достигнут только при использовании ядерной энергетической установки, что наглядно показывает американский опыт. Пока рано рассуждать на тему облика перспективного российского авианосца, но уже сейчас можно предположить, что разрабатываемая электромагнитная катапульта – если она дойдет до практического применения – будет использоваться на корабле с ядерной энергоустановкой.
Тем не менее, все это лишь предположения. Разработка нового российского авианосца еще не началась, и пока нет точной информации, какие системы будут применяться на нем. При этом следует признать, что сведения о создании электромагнитной катапульты могут быть свидетельством того, что сейчас ведутся некоторые предварительные работы по авианосной тематике. Подобные предварительные исследования и разработки помогут сформировать технические требования и облик перспективного авианесущего корабля, строительство которого начнется в будущем.
Видео взлёт с катапульты:
huntsmanblog.ru
Тестирование электромагнитной катапульты EMALS на авианосце «Джеральд Р. Форд» / Habr
На YouTube-канале ВМС США появилось видео тестирования электромагнитной катапульты Electromagnetic Aircraft Launch System (EMALS), которое в течение нескольких дней проводилось на авианосце «Джеральд Р. Форд». В качестве «снаряда» для выстрела использовалась специально разработанная тестовая тележка весом в 7 900 фунтов (примерно 3500 кг). Причём аналогичный выстрел можно будет провести и со «снарядом», вес которого достигает 80 000 фунтов (около 36 000 кг), что намного превышает вес реактивного самолёта, запуск которого обычно осуществляется с палубы авианосца.
Система электромагнитного запуска (электромагнитная катапульта) основана на ускорении объекта, движущегося по направляющей, с помощью магнитного поля. Скорость объекта при сходе с направляющей зависит от мощности используемых магнитов и её длины. Американские военные начали разработку программы Velocitas Eradico по созданию электромагнитных катапульт в 2005 году и до этой поры для выстрела преимущественным образом использовались снаряды обычного веса.
Военные испытания на «Джеральде Р. Форде» должны продлиться около 20 дней. Команда инженеров использует две площадки с направляющими для тестов и 15 тележек-снарядов различного веса. Первые запуски закончились неудачно, зато следующие были признаны успешными. К примеру, тележка весом в 15 000 фунтов (примерно 6 800 кг) разогналась до скорости в 140 узлов (это почти 260 км/ч). Тележка поменьше весом в 7900 фунтов (её видно на видео) летела со скоростью 180 узлов (или 333 км/ч).
Планируется, что электромагнитная катапульта будет использоваться на авианосце вместо традиционно используемых паровых катапульт. Последние обладают таким существенным недостатком как необходимость хранить большой объём воды на корабле, которую к тому же нельзя взять из-за борта благодаря агрессивным химическим свойствам морской воды. Военные испытания на авианосце будут проводиться вплоть до конца 2017 года.
UPD: терминология в тексте была изменена, спасибо за замечание xiWera
habr.com
Электромагнитная катапульта
Электромагнитная катапульта относится к военно-морскому флоту и применяется на авианосцах для взлета самолетов с палуб. Взлет самолета при помощи катапульты производится с применением электрического тока, при прохождении его через звенья индуктивных катушек, выполненных по типу соленоидов, внутри которых от электромагнитного поля перемещается железный сердечник, тянущий за собой буксирным тросом самолет по палубе, постепенно приобретая при этом достаточную скорость для взлета самолета с авианосца. 1 ил.
Данное изобретение относится Военно-морскому флоту и применяется на авианосцах для взлета самолета с его палубы.
На современных авианосцах применяются паровые катапульты, на которых ставятся самолеты для взлета, при помощи подачи пара в цилиндры катапульт, при этом они дают снаружи некоторое количество пара, обволакивая им взлетную полосу палубы, что не очень приятно для обслуживающего персонала, кроме этого вот что говорится об основных недостатках паровых катапульт в: В.В.Бешанов, Энциклопедия авианосцев, стр.394, 2002 г.: «Надо сказать, что применение паровых катапульт было куплено дорогой ценой. Масса современной паровой катапульты с обслуживающими устройствами достигает 400-500 т. Их размещение требует значительных площадей и объемов. Кроме того, наряду со своими преимуществами они имеют существенные недостатки: значительный расход пара /до 20% от максимальной паропроизводительности котлов/ и пресной воды /до 80 тонн на одну летную смену/ при непрерывных полетах; интенсивное парение цилиндров при проходе человека, приводящее к усиленной коррозии деталей; сложности технического обслуживания и ремонта. Это побудило специалистов приступить к разработке принципиально новых типов катапульт — инерционной и электромагнитной».
Известна также катапульта /см. патент US 3311329 А/, осуществляющая взлет самолета с палубы корабля или с авианосца при помощи гидромеханического привода, не потребляя при этом электроэнергию.
Основной недостаток этой катапульты в том, что она конструктивно не пригодна для осуществления взлета с ее помощью тяжелых /40 тонн/ реактивных самолетов, имеющих взлетную скорость 800 км/час /см.: С.А.Мусский, Сто великих чудес техники, стр.252, 2001 г./.
Данная катапульта, по патенту US 3311229 А, пригодна только для взлета легковесных самолетов с палубы корабля или с авианосца /см.: Д.А.Соболев, Рождение самолета, стр.198-196, 1988 г./.
Ввиду того, что в настоящее время ведется разработка электромагнитной катапульты, и сколько она будет продолжаться, пока еще неизвестно, поэтому привести ее для сравнения с предложенной в заявке электромагнитной катапультой нет возможности.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, приведенных катапульт и замена их более совершенными и упрощенными в обслуживании катапультами.
Данная цель достигается тем, что под палубой авианосца помещен многозвенный соленоид, состоящий из индуктивных катушек, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса имеется кольцо, за которое крюком цепляется самолет для взлета его с палубы авианосца.
На чертеже приведена схема действующей модели электромагнитной катапульты, повторяющая по устройству оригинал, предназначенный для установки на авианосце.
В электромагнитную катапульту входят следующие устройства и элементы: самолет 1; палуба авианосца 2; буксирный трос 3; направляющее колесо 4; лебедка 5; тормозная пружина 6; трос обратного хода 7; диамагнитная труба 8; железный сердечник 9; индуктивные катушки 10; резисторы 11; тиристоры 12; изолированные контакты 13 от диамагнитной трубы 8; кнопки 14; предохранители 15, 16; выключатели 17, 18; блок электропитания 19; провода с зажимами 20, 21 и 22, 23.
Работа электромагнитной катапульты.
Чтобы привести электромагнитную катапульту в действие, предварительно, железный сердечник 9 вставляется внутрь в конце диамагнитной трубы 8; включается выключателями 17, 18 электропитание в катапульту. От подачи электропитания образуется цепь:+, зажим 23, диамагнитная труба 8, железный сердечник 9, изолированный контакт 18 от диамагнитной трубы 8, резистор 11, тиристор 12, предохранитель 16 контакт 18, зажим 22, минус, -; от этого откроется тиристор 12.
Самолет 1 своим ходом по палубе 2 подкатывается к началу катапульты, к лебедке 5 и цепляется крюком за кольцо /не показаны/ буксирного троса 8, и после подготовки самолета к взлету нажимается кнопка 14; — образуется цепь: зажим 21, контакт 17, предохранитель 15, тиристор 12, индуктивная катушка 10, кнопка 14, зажим 20. /С работой тиристора можно ознакомиться в: В.Р.Ломоносов и др., Электротехника, стр.244-247, 1990 г./
Внутри индуктивной катушки возникает электромагнитное поле, и как только соленоид втянет к себе железный сердечник 9, он по инерции приобретает скорость, сходит с контакта 18, этим индуктивная катушка 10 обесточивается, но таким же образом становится под током индуктивная катушка следующего соленоида, и так дальше процесс будет продолжаться, пока железный сердечник 9 не дойдет до начала катапульты и не упрется в тормозную пружину 6.
Железный сердечник 9, во время движения внутри диамагнитной трубы 8, за собой в противоположную сторону буксирным тросом 3, который перекинут через направляющее колесо 4, будет тянуть по палубе самолет, приобретая при этом достаточную скорость к концу катапульты, чтобы взлететь с авианосца.
Для возвращения железного сердечника 9 в исходное положение лебедка 5 приводится во вращательное движение, и она наматывает на себя трос обратного хода 7, который закреплен на кольцо /не показано/ буксирного троса 3. До этого лебедка 5 вращалась вхолостую, во время взлета самолета.
Основное преимущество электромагнитной катапульты перед другими катапультами в том, что ее можно смонтировать на любом корабле, лишь бы корабль удовлетворял своими размерами для помещения в него данной катапульты.
С катапульты можно запустить любой самолет, лишь бы он был приемлем по своему весу для этого, а также планеры, как с прицепом за самолет, так и без него, т.е. со сцеплением за буксирный трос.
Электромагнитная катапульта, предназначенная для взлета самолета с палубы авианосца, отличающаяся тем, что она размещена под палубой и состоит из индуктивных катушек типа соленоида, надетых на трубу из диамагнитного материала, внутри которой свободно перемещается железный сердечник, за которым закреплен трос, а на другом конце троса закреплено кольцо, надевающееся на крюк самолета для взлета его с палубы авианосца, причем возвращение в исходное положение железного сердечника происходит тросом обратного хода, наматывающимся на лебедку.
findpatent.ru